CN217528671U - 燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及固废处理技术领域，公开了燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统。所述系统包括：生物质存储装置、生物质干化装置、生物质制粉装置和生物质燃烧器，其中，所述生物质存储装置与所述生物质干化装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置均与燃煤电站连接，所述生物质燃烧器与所述燃煤电站的锅炉连接，所述生物质燃烧器位于所述燃煤电站的煤粉燃烧器的顶部。本实用新型提供的系统依托燃煤电站高温炉膛和燃煤电站健全的环保设施，可实现生物质的无害化处置。本系统相对于生物质与燃煤电站气化、烟气耦合等工艺相比，生物质资源化利用效率高，可以实现生物质对燃煤的大量替代。

Description

燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统

技术领域

本实用新型涉及固废处理技术领域，具体涉及燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统。

背景技术

生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。由于生物质自身存在种类繁杂、氮含量高、热值低、易腐烂、难降解和气味刺鼻等不利特性，某些生物质含水量较大，目前仍缺乏有效大规模的处理和利用方式，生物质已成为一种环境污染源，如处理不当，极易对社会环境生产严重的负面影响。

近年来，国内在生物质制备畜禽饲料、堆肥发酵等方面进行了一些尝试，但面临生物质发酵周期长、成分复杂、分离困难且可能含有毒性物质等问题，目前生物质的大量处理方式是焚烧、填埋和固定区域堆放，易造成资源浪费和环境污染。

国内先进的生物质处理方法有：厌氧制沼气、无害化制肥、烘干焚烧、气化制气、气化发电等方式，考虑到对环境的二次危害和对设备的腐蚀损害及投资等综合方面，但是厌氧制沼气和无害化制肥处理能力有限，大规模处理时占地面积较大，减量化不彻底，容易出现二次污染；烘干焚烧、气化制气、气化发电等工艺，系统相对复杂，生物质资源化利用率不高，无害化处理程度不彻底，投资较高，同时占用社会土地资源，生物质无法得到集中管控。

如何实现生物质的高效能源化利用是当下亟待解决的共性社会问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的无害化处理程度不彻底，投资较高等问题，提供燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统，该系统依托燃煤电站高温炉膛和燃煤电站健全的环保设施，可实现废气超低排放，废液零排放和生物质彻底无害化处置，提高生物质资源化利用率，降低投资成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统，所述系统包括：生物质存储装置、生物质干化装置、生物质制粉装置和生物质燃烧器，其中，所述生物质存储装置与所述生物质干化装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置均与燃煤电站连接，所述生物质燃烧器与所述燃煤电站的锅炉连接，所述生物质燃烧器位于所述燃煤电站的煤粉燃烧器的顶部。

通过上述技术方案，本实用新型所取得的技术效果如下：

1、本实用新型提供的燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统包括生物质存储装置、生物质干化装置、生物质制粉装置和生物质燃烧器，其中，所述生物质存储装置与所述生物质干化装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置均与燃煤电站连接，所述生物质燃烧器与所述燃煤电站的锅炉连接，所述生物质燃烧器位于所述燃煤电站的煤粉燃烧器的顶部，本系统依托燃煤电站高温炉膛和燃煤电站健全的环保设施，实现了生物质的资源化利用，实现了废气超低排放、废液零排放和生物质彻底无害化处置。

2、本实用新型提供的系统不需要新建热源和环保系统，从燃煤电站锅炉省煤器前后取高温烟气，用于热力脱水设备热源，同时借用电站锅炉高温炉膛和健全的环保设施使生物质实现资源化、无害化处理。本系统相对于生物质与燃煤电站气化、烟气耦合等工艺相比，生物质资源化利用效率高。

3、本实用新型通过生物质干化装置将生物质干化，然后通过生物质制粉装置对干生物质进行制粉，再经多级除尘器，由气力输送送入燃煤电站锅炉进行焚烧处理，可以实现生物质对燃煤的大量替代。本系统利用电站现有闲置场地、优越的蒸汽、电、水等能源条件，使社会资源得到充分利用，凭借燃煤电站高效发电效率，提高生物质资源化利用率，同时减低燃煤电站煤耗量。

附图说明

图1是本实用新型一个实施方式提供的一种燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一个实施方式提供的一种燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施方式提供的燃煤电站的燃煤锅炉的煤粉燃烧器的平面布置图；

图4是本实用新型一个实施方式提供的燃煤电站的燃煤锅炉的煤粉燃烧器和生物质燃烧器的立面布置图。

附图标记说明

11-生物质储仓 12-铺底螺旋输送机 13-提升设备

14-第一管道式永磁除铁器 15-第二管道式永磁除铁器 16-阀门

21-生物质干化设备 22-分离设备 23-螺旋输送机

24-机械脱水机 25-废水收集池 26-输送机

27-除湿设备 28-第一引风机

31-生物质制粉设备 32-生物质粉收集设备 33-生物质粉储仓

34-气体吹扫机构 35-第二引风机 36-锁气器

37-气力输送机构

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本实用新型提供一种燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统，如图1所示，所述系统包括：生物质存储装置、生物质干化装置、生物质制粉装置和生物质燃烧器，其中，所述生物质存储装置与所述生物质干化装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置均与燃煤电站连接，所述生物质燃烧器与所述燃煤电站的锅炉连接，所述生物质燃烧器位于所述燃煤电站的煤粉燃烧器的顶部。

在本实用新型中，所述生物质存储装置用于存储待处理的湿生物质；生物质干化装置用于将湿生物质进行干化，降低湿生物质的含水率；生物质制粉装置用于将干化后的生物质进行制粉，使其通过生物质燃烧器进入燃煤电站锅炉后充分燃烧，提高其燃尽率。

本实用新型的系统全部采用密闭设备，以保证整个系统无废气外泄。

在实用新型中，湿生物质是指含水率在20％以上的生物质，优选为60-80％。

在一些实施方式中，所述生物质存储装置包括生物质储仓11；所述生物质干化装置包括生物质干化设备21和分离设备22，所述生物质制粉装置包括生物质制粉设备31和生物质粉收集设备32；其中，所述生物质干化设备21包括生物质进口、生物质出口、气体进口和气体出口，所述生物质干化设备21的生物质进口与所述生物质储仓11连通，所述生物质干化设备21的生物质出口与所述生物质制粉设备31连通，所述生物质干化设备21的气体进口与所述燃煤电站的锅炉空预器和脱硝装置之间的管道连通(燃煤电站未示出)，所述生物质干化设备21的气体出口与所述分离设备22连通，所述分离设备22的气体出口与所述燃煤电站的锅炉空预器和除尘器之间的管道连通；所述生物质制粉设备31与所述生物质粉收集设备32连通，所述生物质粉收集设备32的气体出口与所述燃煤电站的锅炉送风机出口管道连通；所述生物质粉收集设备32的生物质粉出口与所述生物质燃烧器连通。

在本实用新型中，生物质干化设备的气体进口与所述燃煤电站的锅炉空预器和脱硝装置之间的管道连通，因此，生物质干化设备的热源取自燃煤电站的锅炉空预器前且脱硝装置之后的高温烟气，此烟气温度约300℃-370℃。或者取自省煤器后且脱硝装置之前，或者取自燃煤锅炉二次风。

在本实用新型中，所述生物质干化设备为热力脱水设备，通过热交换的方式用热气实现生物质的脱水干燥。生物质干化设备的换热气体热源也可取自省煤器后且脱硝装置之前的高温烟气，也可取锅炉二次风，即，所述生物质干化设备的气体进口可与所述燃煤电站的省煤器和脱硝装置之间的管道连通，或者，所述生物质干化设备的气体进口可与所述燃煤电站的锅炉二次风出口管道连通。

在本实用新型中，生物质干化设备产生的尾气直接接到省煤器后和除尘器之前或根据环评要求进入炉膛焚烧处置，实现废气无害化处置，同时减少环保设施投资。

在本实用新型中，所述分离设备用于除去换热后烟气中的灰尘，除尘后的气体通过所述分离设备22的气体出口通过第一引风机28与燃煤电站的锅炉空预器和除尘器之间的管道连通。

在一些实施方式中，如图1所示，所述生物质储仓11与所述生物质干化设备21之间依次设置有铺底螺旋输送机12和提升设备13，所述提升设备13选自Z字型刮板机、板链机、皮带机、管链机或斗提机。

在一些实施方式中，所述提升设备13选自Z字型刮板机，所述Z字型刮板机设有两个出料口，分别与螺旋输送机23和机械脱水机24连接，其中，所述螺旋输送机23与所述机械脱水机24平行设置，且所述螺旋输送机23位于所述机械脱水机24的下游。

在一些实施方式中，所述提升设备13与所述螺旋输送机23之间的管道上设置有第一管道式永磁除铁器14，所述提升设备13与所述机械脱水机24之间的管道上设置有阀门16和第二管道式永磁除铁器15。

本实用新型的系统中设置螺旋输送机和机械脱水机，可针对不同的生物质进行灵活调节，以能提高生物质资源化利用率。

作为本实用新型的一个实施方式，本实用新型的系统不包括机械脱水机24，也即，提升设备13经螺旋输送机23直接与生物质干化设备21连通。该系统不具有机械脱水功能，适用于蛋白类生物质。

作为本实用新型的另一个实施方式，本实用新型的系统不包括螺旋输送机23，也即，Z字型刮板机13经机械脱水机24与生物质干化设备21连通。该系统仅用于不具有黏质特性的木本类和草本类生物质，不适用于蛋白类生物质或其他黏质性生物质。

在本实用新型中，生物质干化设备为热力脱水设备，机械脱水机为机械脱水设备，通过换热实现生物质的脱水为热力脱水，通过机械挤压实现生物质的脱水为机械脱水。如果生物质的含水率小于60wt％，将不需要机械脱水，直接由热力脱水；热力脱水的热源根据热力脱水设备的类型改变，可能用导热油，蒸汽或烟气；本实用新型中热力脱水设备热源来自燃煤锅炉省煤器前后烟道；也可以通过加一套烟气炉代替从燃煤锅炉省煤器前后去烟气热源的方式。如果生物质的含水率低于30wt％，将不需要机械脱水和热力脱水，直接利用焚烧炉+烟气换热器完成脱水。

在本实用新型中，若湿生物质含水率在60wt％以上时，先进入挤压螺旋进行机械脱水，通过机械脱水将生物质的含水率由约70wt％降至60wt％左右，然后进行热力脱水。机械脱水可采用中生物质压榨机，可选自单螺旋式或特制螺旋式，针对干涩的、非粘性的、不易打滑的各类型中药废渣，例如：根茎类、长茎类、树叶类、树枝类、混合类、小颗粒、草本类等未发酵的生物质，应选用单螺旋式的；针对粘稠的、流体状、发酵后的、易打滑的各类型中药废渣，应选用特制螺旋压榨式的。

湿生物质含水率一般均在70％以上，可经过挤压螺旋脱水至含水率60％左右，同时机械脱水的能耗远远低于热力脱水所需能耗。例如：含水率70％中生物质热值为700kcal/kg，经过机械脱水后热值为1153kcal/kg，热值提高约65％，即生物质的资源化率提高65％。

在生物质种类不明的情况下，采用本实用新型的系统，具有明显更好的效果，其可在消耗能源最小的情况下，最大程度的提高生物质的利用率。

在一些实施方式中，所述生物质干化设备21为回转窑干化机、浆液螺旋干化机、圆盘干化机或循环流化床干化机。

在一些实施方式中，回转窑干化机的干燥段物料黏质区设有铁链，用于击落粘结的物料。

具体的，在回转窑干化机进料口侧增加单侧固定的锁链，用于清扫筒壁粘性物料粘结，提高换热系数。

在一些实施方式中，所述生物质干化设备21与所述生物质制粉设备31之间设置有除湿设备27，所述除湿设备27设置有进气口和出气口，所述除湿设备27的出气口通过第二引风机35与所述燃煤电站的锅炉送风机出口管道连通。

在一些优选实施方式中，所述除湿设备27为全密闭除湿设备，且具有称重功能；所述除湿设备27为带有进气口和出气口的皮带输送机、刮板机、管链机、管带机或板链机。

在本实用新型中，所述除湿设备用于生物质降温和热气外散，减少生物质含水率，同时也可以减少热量的消耗，提高高温烟气热能5％左右的有效利用率。

进一步的，所述除湿设备27的出气口通过第二引风机35与所述燃煤电站的锅炉送风机连通。同时，所述生物质粉收集设备32的气体出口也通过第二引风机35与所述燃煤电站的锅炉送风机的出口管道连通。

第一引风机28和第二引风机35接入燃煤锅炉的位置优选燃煤锅炉二次风箱，但不排除二次(送)风机出口或空预器出口位置。

在一些实施方式中，所述生物质粉收集设备32的顶部设置有气体吹扫机构34，所述气体吹扫机构34与所述燃煤电站的厂用压缩空气连通。

在一些实施方式中，所述生物质粉收集设备32与所述生物质燃烧器之间设置有两个串联的锁气器36和气力输送机构37。

在一些实施方式中，所述生物质粉收集设备32选自旋风除尘器、金属滤袋除尘器、布袋除尘器或金属滤筒除尘器中的至少一种。所述生物质粉收集设备优选包括金属滤袋除尘器和旋风除尘器。

在一些实施方式中，所述生物质粉收集设备的底部设置有带轴螺旋片，所述带轴螺旋片通过法兰片固定在所述生物质粉收集设备的底部。所述带轴螺旋片通过电机带动，给收集生物质粉提供活化力，防止生物质粉板结或堵塞。

在一些实施方式中，如图2所示，本实用新型的系统还包括生物质粉储仓33，所述生物质粉储仓33位于所述生物质粉收集设备32的生物质粉出口处和所述旋风除尘器33的生物质粉出口处，并同时与所述生物质粉收集设备32和所述旋风除尘器33连通，所述生物质粉储仓33的底部与所述气力输送机构37连接。

在本实用新型中，不指定生物质粉通过何种方式从生物质收集设备进入生物质粉储仓，可通过气力输送，刮板机以及螺旋输送机等输送方式；同时不指定生物质粉通过何种方式从生物质粉储仓到气力输送机构，可在生物质粉储仓的底部设置铺底螺旋+螺旋输送+锁气器、锁气器、螺旋输送+锁气器等输送方式。

在本实用新型的系统中，生物质燃烧器在燃煤电站的锅炉炉膛的位置优选位于所有煤粉燃烧器上部，燃烧形式与原锅炉燃烧形式一致。如图3所示为燃煤电站的燃煤锅炉的煤粉燃烧器的平面布置图，若燃煤锅炉采用四角切圆燃烧方式，如图3所示的煤粉燃烧器1#、煤粉燃烧器2#、煤粉燃烧器3#和煤粉燃烧器4#，生物质燃烧器也应采用四角切圆燃烧方式，可在原燃烧器对照的四个位置设置生物质燃烧器，如图4所示为燃煤电站的燃煤锅炉的煤粉燃烧器和生物质燃烧器的立面布置图，生物质燃烧器设置在每个煤粉燃烧器的顶部，也即，每个煤粉燃烧器的顶部对应设置一个生物质燃烧器。煤粉燃烧器1#、煤粉燃烧器2#、煤粉燃烧器3#和煤粉燃烧器4#的顶部分别对应设置生物质燃烧器1#、生物质燃烧器2#、生物质燃烧器3#和生物质燃烧器4#。若生物质粉输送量小于锅炉总燃煤量的8％，可只设置对角两个燃烧器，即生物质燃烧器1#和生物质燃烧器4#、生物质燃烧器2#和生物质燃烧器3#。

本系统采用独立燃烧器喷口，对煤粉燃烧过程影响较小，系统适应性最好。如果仅在煤粉燃烧器的顶层设置生物质燃烧器，生物质的掺烧范围约在0-20％之间；如果由上向下，每层煤粉燃烧器附近增加一层生物质燃烧器，每加一层生物质燃烧器，生物质的掺烧量可增加约20％；采用生物质燃烧器完全替代燃煤燃烧器时，生物质的掺烧量可达到100％。

在本实用新型中，通过增加生物质制粉机和生物质燃烧器，可实现与电站燃煤锅炉自由耦合，无需因燃煤量减少，而无法进行生物质或生物质的处置，本实用新型能实现生物质或生物质与燃煤电站灵活配合处置，大大增加了中生物质处理的灵活性，同时可以实现中生物质对燃煤电站燃煤的大量替代。

结合图1说明本实用新型提供的系统的运行过程：

生物质储仓11中的湿生物质经过生物质储仓11底部的铺底螺旋输送机12和提升设备13提升至生物质干化设备21的顶部，通过阀门16控制湿生物质是否进入机械脱水机24中。若是非粘性生物质，例如木本类和草本类中生物质，湿生物质优先进入机械脱水机24中进行机械脱水，降低含水率，而提升设备13携带的湿生物质则通过螺旋输送机23进入生物质干化设备21。同时若是含水率低于60％或是蛋白类生物质，湿生物质则通过螺旋输送机23直接进入生物质干化设备21。湿生物质在生物质干化设备21内与来自燃煤电站的高温烟气进行直接换热，湿生物质通过生物质干化设备21降低含水率，得到干生物质，干生物质则通过生物质干化设备21尾部的输送机26排出生物质干化设备21，输送机26后接除湿设备27(优选密闭皮带输送机)，除湿设备27上设有进气口和出气口，经过除湿设备27后进一步降低干生物质的含水率。而经生物质干化设备21内部换热后的烟气通过旋风除尘器33除尘后进入第一引风机28，由第一引风机28将降温后的烟气送至燃煤电站的锅炉除尘器之前，同时分离设备22(优选旋风分离器)分离出的飞灰落至除湿设备27上。然后将干生物质送入生物质制粉设备31(优选生物质制粉机)，经过生物质制粉设备31后被加工成生物质粉，生物质粉进入生物质粉收集设备32，收集生物质粉，并储存在生物质粉收集设备32的底部，靠自重通过锁气器36，并由罗茨风机组成的气力输送机构37将生物质粉送至生物质燃烧器，作为燃煤电站的燃料。

本系统依托燃煤电站高温炉膛和燃煤电站健全的环保设施，实现了生物质的资源化利用，实现了废气超低排放、废液零排放和生物质彻底无害化处置。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃煤电站耦合生物质资源化工艺系统，其特征在于，所述系统包括：生物质存储装置、生物质干化装置、生物质制粉装置和生物质燃烧器，其中，所述生物质存储装置与所述生物质干化装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置连通；所述生物质干化装置和所述生物质制粉装置均与燃煤电站连接；所述生物质燃烧器与所述燃煤电站的锅炉连接，所述生物质燃烧器位于所述燃煤电站的煤粉燃烧器的顶部。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述生物质存储装置包括生物质储仓；所述生物质干化装置包括生物质干化设备和分离设备，所述生物质制粉装置包括生物质制粉设备和生物质粉收集设备；其中，所述生物质干化设备包括生物质进口、生物质出口、气体进口和气体出口，所述生物质干化设备的生物质进口与所述生物质储仓连通，所述生物质干化设备的生物质出口与所述生物质制粉设备连通，所述生物质干化设备的气体进口与所述燃煤电站的锅炉空预器和脱硝装置之间的管道连通，所述生物质干化设备的气体出口与所述分离设备连通，所述分离设备的气体出口与所述燃煤电站的锅炉空预器和除尘器之间的管道连通；所述生物质制粉设备与所述生物质粉收集设备连通，所述生物质粉收集设备的气体出口与所述燃煤电站的锅炉送风机出口管道连通；所述生物质粉收集设备的生物质粉出口与所述生物质燃烧器连通。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述生物质储仓与所述生物质干化设备之间依次设置有铺底螺旋输送机和提升设备，所述提升设备选自Z字型刮板机、板链机、皮带机、管链机或斗提机。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述提升设备选自Z字型刮板机，所述Z字型刮板机设有两个出料口，分别与螺旋输送机和机械脱水机连接，其中，所述螺旋输送机与所述机械脱水机平行设置，且所述螺旋输送机位于所述机械脱水机的下游；

所述Z字型刮板机与所述螺旋输送机之间的管道上设置有第一管道式永磁除铁器，所述Z字型刮板机与所述机械脱水机之间的管道上设置有阀门和第二管道式永磁除铁器。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的系统，其中，所述生物质干化设备为回转窑干化机、浆液螺旋干化机、圆盘干化机或循环流化床干化机。

6.根据权利要求2-4中任意一项所述的系统，其中，所述生物质干化设备与所述生物质制粉设备之间设置有除湿设备，所述除湿设备设置有进气口和出气口，所述除湿设备的出气口通过引风机与所述燃煤电站的锅炉送风机出口管道连通。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述除湿设备为全密闭设备，且具有称重功能；所述除湿设备为带有进气口和出气口的皮带输送机、刮板机、管链机、管带机或板链机。

8.根据权利要求2-4中任意一项所述的系统，其中，所述生物质粉收集设备的顶部设置有气体吹扫机构，所述气体吹扫机构与所述燃煤电站的厂用压缩空气连通。

9.根据权利要求2-4中任意一项所述的系统，其中，所述生物质粉收集设备与所述生物质燃烧器之间设置有两个串联的锁气器和气力输送机构；

和/或，所述生物质粉收集设备选自旋风除尘器、金属滤袋除尘器、布袋除尘器和金属滤筒除尘器中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统还包括：生物质粉储仓，所述生物质粉储仓位于所述生物质粉收集设备的生物质粉出口处，并与所述生物质粉收集设备连通，所述生物质粉储仓的底部与所述气力输送机构连通。

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